水泵站初步设计

水泵站初步设计
2003
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1.设计任务与基本资料
1.1 设计任务
完成胜利排水泵站的初步设计
1.2 建站目的
为对某市用水环境进行综合治理， 满足全市排污排涝等需求， 拟在该市东区建一座 排水泵站，将水排人外河，市内有一环卫河自西向东，市内外泄水流可汇人南北流向的 外河一上龙河。
1.3 设计标准
水泵站按《泵站设计规范》和《室外给水排水设计规范》的标准，该站为三级建筑 物。
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用弹性联轴器把水泵和动力机的轴联接起来， 可以减少在传动时所产生的振动， 以及防 止因轴心未对中而使轴产生周期性的弯曲应力。
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3. 引渠设计
泵房与水源之间， 常常设置引水建筑物， 将水从水源引至泵站的前池和进水池或直 接引向水泵进口，以保证水泵的正常工作。 引水建筑物的主要结构形式有：管式、涵洞式和明渠式。本设计选用明渠式引水建 筑物。明渠式引水建筑物是指连通水源与泵房的明渠，也称泵站引水渠。 灌溉泵站中的引水渠，通常分为有自动调节和无自动调节两种 ，有自动调节的引 渠其主要特点是： 渠顶不是按一定的坡降沿渠逐渐降低的， 而是水平的或是逐渐升高的， 这种渠道不论渠中通过的流量大小， 其水位均不会超出渠顶发生漫溢现象， 所以无需设 置控制建筑物，可自动调节。无自动调节的引渠无此功能。本设计中选有有自动调节的 引水渠。 引水建筑物的主要作用是： 可以使泵房尽可能接近供水区， 以减少输水管道的长度， 从而节省工程投资和能量损耗； 为水泵正向进水提供条件； 可以避免泵房与水源直接接 触，从而简化泵房结构的方便施工；对于从多泥沙的水源中抽水的泵站，还可以提供设 置沉沙池的场地并为前池利用自流提供必要的高程。
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(2)水泵选择方案比较： 由于设计扬程为 6.6m 小于 10m，低扬程大流量，选择单级立式轴流泵。 由于轴流泵的功率曲线较陡降， 扬程的微小变化会引起功率的大幅变化， 因此轴流 泵不宜用于扬程高流量小的场合， 而对于扬程变化较大的泵站由于常采用全调节轴流泵， 水泵结构复杂，辅助设备较多，使得维修管理复杂。 综合所述：从基建角度看，方案 1 水泵台数过多放弃方案 1.方案 2 和方案 3 水泵 台数一样， 方案 2 的装机容量比方案 3 的小， 耗电量小， 经济， 所以选择方案 2 的 28ZLB85 型号轴流泵。 备用机组的选择：
2 0.025 4.176 0.6 2 1 1.5 h 1/2 5/3 0.6 1.5 16000 b h 0.6 1.97 1.182m




2/3

3/8
1.97m
A b mh h 1.182 1.5 1.97 1.97 8.15m 2 v Q 4.176 0.51m / s A 8.15
v不淤 v最小 v不冲
经过校核，在加大流量和减小流量时，渠道断面都满足不冲不淤要求。
3.3 引渠渠底、渠顶高程确定
(1)引渠渠底高程利用公式 3-10 计算:
引底 H 设 H 水
式中
(3-10)
引 ——引渠渠底高程(m)；
H设
——设计内水位， H设 5.0m ； ——引渠水深， H 水 2.78m 。
2.1.2 设计流量计算
设计流量，利用公式(2-2)计算：
Q设 qA( m
式中
q ——排水率( m
33s)Fra bibliotek(2-2)
s.KM
2
)；
A——设计的排水面积(万亩)；
Q设 29 0.36 10.44 m
3
s
2.1.3 水泵选型
(1)水泵选型原则： ①应满足泵站设计流量、 设计扬程及不同时期的排水要求， 同时要求在整个运行范 围内，机组安全、稳定，并且具有最高的平均效率。 ②在平均扬程时，水泵应在高效区内运行；在最高和最低扬程时候，水泵能安全、 稳定运。排水泵站的主泵，在确保运行前提下，其设计流量宜按最大定单位流量计算。 ③按照选定的泵型，建站的投资和设备功率应为最小； ④装机台数不宜太多，也不宜过少，最好不少于两台。根据排水站容量的大小和类 型的不同，结合实际情况而选定。并尽量选用同型号的水泵，便于操作、维修和管理。 还应考虑到动力设备的综合利用。同时排水泵站应设备用机组。
A b mh h 1.8 1.5 3.0 3.0 18.9m2
v Q 13.05 0.69m / s A 18.9
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v不淤 v加大 v不冲
(4)最小流量计算： 最小流量： 此时
Q最小 40%Q 10.44 0.4 4.176m2 / s ，
1 16.23 6000 2 0.025 11.69 3
5 3
Q计

1

1 2
10.43 m
3
s
3.2 渠道输水能力的校核
(1)流量校核：
Q设 Q计 10.44 10.43 0.000959 0.05 Q计 10.43
流量校核满足要求。 (2)流速校核:
v Q设 10.43 0.64m / s A 16.23
2.1.1 设计扬程计算
设计扬程，利用公式(2-1)计算：
H 设 h设外 h设内 h损
(2-1)
式中
H 设 ——设计扬程(m)；
h设外 ——设计外水位 10.5m；
h设内 ——设计内水位 5.0m；
h损 ——管路损失为净扬程的（10-25）%；选 20%。
H 设 =(10.5-5.0)×(1+20%)=6.6m
——断面宽深比，即
b 。 h
5 1
1 A3 i 2 Q计 n 2 3
（38）

最佳水利断面的宽深比 ：

边坡系数 m 为 1.5:
b 2 h

1 m2 m

取 0.6
(3-9)
2
将各值代入：

1 1.52 1.5 0.609

2 0.025 10.44 0.6 2 1 1.5 h 1/2 5/3 0.6 1 16000
粘性土质渠道，不冲流速为：0.75～0.95m/s。 不淤流速为：含沙量很小的清水渠道虽无泥沙淤积威胁，但为了防止渠道长草，影 响输水能力，对渠道的最小流速仍有一定限制，通常要求渠道的平均流速不小于 0.3～ 0.4m/s。
v不淤 v v不冲
流速校核满足要求。 (3)加大流量计算： 加大流量：
R A


b mhh
b 2h 1 m 2
Q AC Ri
1 C R6 n
1
式中
B ——水面宽度(m)；
b ——渠底宽度(m)；
m ——边坡系数， m 1.5 ；
7
h ——水深(m)；
A ——过水断面面积( m2 )；
——湿周(m)；
R ——水力半径(m)；
C ——谢齐系数；
H水
引底 5.0 2.78 2.22m
(2)引渠渠顶高程：
引顶 最高水位+安全超高(h)
式中 最高水位 =6.0m
h =0.5m
引顶 6.0 0.5 6.5m
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4. 进水池设计
4.1 进水池概述




2/3

3/8
2.78m
b h 0.6 2.78 1.668m
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计算渠道输水流量利用公式(3-2)、（3-3）和(3-8)得：
A b mh h 1.668 1.5 2.78 2.78 16.23m2
b 2h 1 m2 1.668 2 2.78 1 1.52 11.69m
3.1 引渠断面设计
计算参照水力学中明渠均匀流的水力计算公式，渠道采用梯形断面。 过水断面利用公式(3-1)—(3-6)计算。
B b 2mh
b B A h b mhh 2
(3-1) (3-2) (3-3) (3-4) (3-5) (3-6)
b 2h 1 m2
1.5 其它设计依据
（1）设计任务与指导书扬州大学 2003 （2）《泵站设计规范》GB/T50265-97 （3）《水泵站设计示例与习题》 （4）《中小型泵站设计与改造技术》储训刘复新主编 （5）《泵站过流设施与截流闭锁装置》严登丰著 （6）《中小型泵站设计图集》
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2. 泵站机组设计
2.1 水泵选型
1.4 基本资料
(1)地形资料： 环卫河自西向东，河底高程 4m，底宽 4m，外河为南北流向。防洪堤顶高程 14.5m， 堤坡底为 1:2.5，建站地点高程 9m。 (2)地质资料： 建站地点地势平坦，地面下向至 5.04m 为素填土，夹少量碎砖、小石子、植物根，
190 KN m3 ， c 17 KN m2 ，内磨擦角φ=13°， R 80 KN m2 ；5.04 米以下为亚
粘土， 190 KN m3 ， c 10 KN m2 ，内磨擦角φ=18°， R 100 KN m2 。 泵站墙后回填土， r=190KN/m3， c=30 KN/m2， φ=15°， 外磨擦角取 （1/3-2/3） φ。 (3)水文资料： 环卫河末河底面高程：4.0m 环卫河河底河底宽度：4.0m 水位组合 水位 最高水位 设计水位 最低水位 外河 ▽11.0m ▽10.5m ▽8.5m 环卫河 ▽6.0m ▽5.0m ▽4.5m
Q ——流量( m
3
s
)；
i ——坡底比降， i 1/ 6000 ；
n ——渠床糙率系数， n 0.025 。
整理公式(3-1)-(3-6)后得公式(3-7)：
nQ 2 1 m 2 h m 5 / 3 i 1 / 2